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Un modo migliore per produrre idrogeno?
Un nuovo processo per utilizzare le leghe di alluminio per generare idrogeno dall'acqua potrebbe rendere più pratici i veicoli a celle a combustibile, afferma Jerry Woodall , professore di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue.
Gasare: Questa lega di alluminio estrae rapidamente l'ossigeno dall'acqua, formando ossido di alluminio e rilasciando gas idrogeno. L'idrogeno potrebbe essere usato al posto della benzina nelle automobili.
Le celle a combustibile a idrogeno sono attraenti perché non producono emissioni nocive, ma il gas idrogeno è difficile da trasportare e i veicoli a idrogeno hanno un'autonomia limitata perché è difficile immagazzinare grandi quantità di idrogeno a bordo. Molti ricercatori stanno sviluppando metodi per immagazzinare più idrogeno, incluso imballarlo in nanotubi di carbonio o immagazzinarlo temporaneamente in composti chimici. La soluzione di Woodall è immagazzinare l'idrogeno sotto forma di acqua, separando l'idrogeno dall'ossigeno solo quando è necessario per alimentare il veicolo.
All'inizio di quest'anno, Woodall ha riferito di aver generato con successo quantità significative di idrogeno utilizzando una combinazione di alluminio e gallio. In quegli esperimenti, tuttavia, la lega conteneva principalmente gallio, che limitava la capacità di generazione di idrogeno del materiale e manteneva alti i costi. Venerdì, durante una conferenza sulla nanotecnologia, Woodall presenterà un nuovo lavoro che dimostra che il processo ha successo con una lega contenente l'80% di alluminio. Ciò potrebbe rendere il sistema molto più pratico riducendo la quantità di gallio costoso aumentando la quantità di materiale attivo.
Il processo di Woodall funziona grazie alla forte affinità dell'alluminio per l'ossigeno, che fa sì che il metallo rompa l'acqua, formando ossido di alluminio e rilasciando idrogeno. Questo processo chimico di base è, ovviamente, ben noto, ma il problema è che non appena l'alluminio viene esposto all'aria, forma rapidamente un sottile strato di ossido di alluminio che sigilla la massa dell'alluminio e gli impedisce di reagire con acqua. L'intuizione di Woodall, dice Sunita Satyapal , che dirige il programma di stoccaggio dell'idrogeno del Dipartimento dell'Energia (DOE), è di utilizzare il gallio per impedire a questo strato di sigillare completamente l'alluminio. Sebbene i meccanismi molecolari non siano ancora compresi, è noto che il gallio provoca lacune nello strato di ossido che consentono all'alluminio di reagire rapidamente con l'ossigeno nell'acqua, ma non con l'ossigeno nell'aria.
Woodall prevede un sistema in cui i pellet di alluminio sarebbero consegnati alle stazioni di rifornimento dove i conducenti caricherebbero circa 50 chilogrammi di pellet e 20 chilogrammi di acqua in contenitori separati, con i due miscelati secondo necessità per generare idrogeno e ossido di alluminio. (Ciò fornirebbe l'equivalente di circa 60 chilogrammi di benzina, afferma Woodall.) L'ossido di alluminio può essere riciclato utilizzando lo stesso processo utilizzato per le lattine di alluminio e il gallio può essere facilmente separato dall'ossido di alluminio e riutilizzato.
Ma l'elettricità necessaria per riciclare l'alluminio potrebbe essere un problema, poiché sarebbe una delle principali fonti di inquinamento a meno che non provenga da fonti pulite come il solare o l'eolico. Inoltre, Satyapal afferma che l'efficienza energetica del processo non raggiunge gli obiettivi del DOE.
Il DOE, insieme alle compagnie petrolifere e automobilistiche, ha fissato obiettivi per la quantità di idrogeno che dovrebbe essere immagazzinata a bordo di un veicolo, con l'obiettivo di fornire la stessa autonomia delle auto a benzina senza modificare i design dei veicoli o ridurre lo spazio di carico e passeggeri. Woodall afferma di poter raggiungere gli obiettivi per auto e altri veicoli leggeri, in parte riciclando l'acqua prodotta dalle celle a combustibile. Il DOE, tuttavia, stima che il processo di Woodall occuperebbe troppo spazio perché, tra le altre ragioni, il riciclaggio dell'acqua probabilmente non sarà pratico, afferma Satyapal.
Woodall sta lavorando con AlGalCo, una startup con sede a West Lafayette, IN, per commercializzare il processo. I prodotti iniziali dell'azienda saranno generatori di celle a combustibile che funzionano con idrogeno prodotto con una versione della sua lega di alluminio.